Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamika sezonowych zmian bioróżnorodności bakterii w jeziorach przymorskich: Łebsko i Sarbsko

Jureczko M., Ziembińska-Buczyńska A., Glińska-Lewczuk K., Burandt P., Kobus S., Lew S., Obolewski K.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 2

1830--1858

PL

Polskie pobrzeże jest bogate w jeziora słonawe o charakterze estuariów. Należą do nich jeziora Niziny Gardnieńsko-Łebskiej. Każdy z tych akwenów ma własną specyfikę hydrologiczno-ekologiczną, co skutkuje faktem, że wiedza na temat tych dynamicznych ekosystemów wodnych jest niepełna i wymaga rozszerzenia. W ramach eksperymentu badano bioróżnorodność bakteryjną w jeziorach Łebsko i Sarbsko w różnych porach roku. Materiał do badań stanowił materiał bakteriologiczny, pochodzący z przefiltrowania próbek wody tych jezior. W celu zbadania różnorodności biologicznej wykorzystano łańcuchową reakcję polimerazy – PCR (ang. Polymerase Chain Reaction), połączoną z elektroforezą w gradiencie czynnika denaturującego – DGGE (ang. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). Markerem molekularnym wykorzystanym w badaniach był fragmentu genu kodującego 16S rRNA. Różnorodność biologiczną badano ze względu na gradient zasoleniowy oraz inne zmiany fizyko-chemiczne i biologiczne, wywoływane następującymi po sobie porami roku, oraz występującymi w obrębie zbiornika w zależności od głębokości. Efekty eksperymentu udokumentowano w postaci zdjęć w świetle ultrafioletowym rozdziału w gradiencie czynnika denaturującego produktów PCR, na podstawie których wykonano analizę densytometryczną, obliczono współczynnik podobieństwa Dice’a, indeks bioróżnorodności Shannona oraz utworzono dendrogramy na podstawie algorytmu najbliższego sąsiada. Badania wykazały, że bioróżnorodność zbiorowiska w trakcie trwania eksperymentu nie była stała i wahała się od stosunkowo ubogiej do przeciętnie bogatej genotypowo. Najniższe wartości indeksu Shannona obserwowano latem, co miało związek z fluktuacjami zasolenia i wysoką temperaturą. O tej porze roku zaobserwowano także spadek współczynnika podobieństwa Dice’a w jeziorze Łebsko. Sytuacja taka nie miała miejsca w jeziorze Sarbsko. W projekcie wykazano, iż jezioro Sarbsko ma bardziej stałą różnorodność bakteryjną, na co wskazują mniejsze fluktuacje wartości indeksu bioróżnorodności Shannona. Zaobserwowano nieznaczną zmianę struktury genotypowej w cyklu sezonowym w jeziorze Sarbsko, co obrazują dendrogramy, na których widać stopniowe różnicowanie się zbiorowisk bakterii. Temperatura w różnych porach roku również wpłynęła na różnorodność biologiczną bakterii. Ponadto zaobserwowano związek między bioróżnorodnością i stężeniem tlenu. Podczas eksperymentu nie było zmian w poziomie pH, więc parametr ten nie miał wpływu na bakterie.

EN

The Polish shore of the Baltic Sea is rich in brackish lakes of estuarine character. One of them are lakes of the Gardnieńsko-Łebska Lowland. Each of these reservoirs has its own hydrological and ecological specificity, which results in the fact that knowledge about these dynamic water ecosystems is incomplete and requires further researches. The aim of this work was to study seasonal changes in bacterial diversity in coastal brackish lakes: Sarbsko and Łebsko. Biodiversity was studied for salinity gradient, as well as physicochemical and biological changes (caused by seasons and depth of the reservoir from which the test material was taken). To monitor the genotypic variation of individual microorganisms and estimate biodiversity of the bacterial community in the settlement and to estimate the genotype complexity of the samples PCR-DGGE method (polymerase chain reaction, combined with denaturing gradient gel electrophoresis) was used. The molecular marker used in the studies was a fragment of the 16S rRNA gene. The effects of the experiment were documented in the form of photos in the ultraviolet light of the PCR-DGGE products, on the basis of which densitometric analysis was performed, Dice similarity coefficient and Shannon biodiversity index was calculated, and dendrograms were created based on the nearest neighbor algorithm. The research showed that the biodiversity of the community during the experiment was not constant and ranged from relatively poor to average genotypically rich. The lowest values of the Shannon index were observed in the summer, which was related to salinity fluctuations and high temperature. In the summer, a decrease in the similarity of Dice in the Łebsko lake was also observed. Such a situation did not take place in Sarbsko. The project showed that Sarbsko has a more stable bacterial diversity, which is indicated by smaller fluctuations in the Shannon biodiversity index. It was observed that bacteria genotypic structure has changed slightly in seasonal cycle in tha Sarbsko lake, as dendrograms show. Temperature through the seasons also influence the bacterial biodiversity. What is more relation between biodiversity and oxygen concentration had been noticed. During the experiment there were no changes in pH level and this parameter has not got influence on bacteria.

2

Qualitative analysis of bacterial biocenoses in two sequencing batch reactors treating reject water under different technological conditions

Karło A., Ziembińska-Buczyńska A., Cema G., Surmacz-Górska J.

Environmental Biotechnology

|

2016

|

Vol. 12, No. 1

26--33

EN

Complete nitrogen removal over nitrite (CANON) was used to treat reject water with ammonia concentrations ranging from 70 to 154mg·L-1. Two experimental sequential batch reactors, SBR_A and SBR_B, differed in the time of the reject water inflow (6h40min vs 40min), process temperature (25 vs 29°C), and the number of aeration periods per day (3 vs 6, respectively). Nitrogen removal efficiency was higher in SBR_B (50-90%) than in SBR_A (40-80%). Analysis of total (PCR-DGGE) and active (RT-PCR-DGGE) bacteria revealed that the biodiversity of the bacterial biocenoses, expressed as the Shannon-Wiener Biodiversity Index, was higher in SBR_B (2.75-3.10) than in SBR_A (1.80-2.75).

3

Substrate influence on the structure of methanogenic Archaea communities during anaerobic digestion

Dąbrowska D., Bułkowska K., Ciesielski S.

Environmental Biotechnology

|

2015

|

Vol. 11, No. 2

41--47

EN

This study compares the diversity of methanogenic Archaeal communities that developed during biogas production in reactors fed with different substrates. Reactor I was fed with silages of maize and of alfalfa and timothy; and Reactor II was fed with these silages plus pig slurry and glycerol as co substrates. The Archaeal community structure was studied using polymerase chain reaction––denaturing gradient gel electrophoresis based on the 16S rRNA gene. In both reactors, Methanosphaerula palustris was most abundant, and species belonging to Methanolinea, Methanoculleus, and Methanotorris were present. Only Reactor I, where the ammonia concentration was lower, had species belonging to Methanospirillum and Methanosarcina. Thus, it appears that addition of pig slurry increased the ammonia concentration, which inhibited the growth of Methanospirillum and Methanosarcina.

4

Impact of flowback water on activated sludge biocenosis during municipal wastewater treatment

Ziembińska-Buczyńska A., Drzewicki A., Kulikowska D.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2015

|

Vol. 22, nr 4

611--624

EN

The aim of this study was to determine the effect of flowback water on an activated sludge biocenosis during municipal wastewater treatment in the sequencing batch reactors (SBRs). Two series were performed. In series 1, only municipal wastewater was treated, whereas in series 2, municipal wastewater with pre-treated flowback water was used. Flowback water constituted 3-5% of the influent and was introduced to the SBRs twice per week. Introducing flowback water did not decrease the quality of effluent from the SBRs. However, the composition of the activated sludge biocenosis differed between series, ie the biodiversity of protozoa and the relative abundance of microfauna in functional groups changed after flowback water addition. Polymerase chain reaction - denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) showed that the ammonia oxidizers community responded faster to flowback water addition than the total bacterial community and remained relatively stable during treatment. However, after 9 weeks of exposure to flowback water, ammonia oxidizing bacteria (AOB) biodiversity decreased. This suggests that prolonged exposure could cause nitrification problems, leading to deterioration in effluent quality

PL

Celem badań była ocena wpływu wód po szczelinowaniu hydraulicznym na biocenozę osadu czynnego podczas oczyszczania ścieków miejskich w reaktorach SBR. Przeprowadzono 2 serie badawcze. W serii 1, kontrolnej, oczyszczano ścieki miejskie, w serii 2 - ścieki miejskie z dodatkiem wód po szczelinowaniu. Udział wód, które wprowadzano dwa razy w tygodniu, stanowił 3-5% objętości doprowadzanych ścieków. Wykazano, że wprowadzenie wód nie miało wpływu na jakość ścieków oczyszczonych, ale spowodowało spadek różnorodności biologicznej pierwotniaków i zmiany w strukturze dominacji grup funkcyjnych. Zastosowanie metody PCR-DGGE pozwoliło na wykazanie, że struktura genotypowa zbiorowiska bakterii nitryfikacyjnych I fazy zmieniała się szybciej niż całość biocenozy bakteryjnej osadu czynnego i była stosunkowo stała w trakcie trwania eksperymentu. Odnotowano, że po 9 tygodniach eksperymentu nastąpiło zubożenie różnorodności bakterii nitryfikacyjnych I fazy. Uzyskane wyniki sugerują, że dłuższa ekspozycja mikroorganizmów osadu czynnego na wody po szczelinowaniu hydraulicznym może prowadzić do obniżenia efektywności nitryfikacji, a w dalszej konsekwencji do pogorszenia jakości odpływu.

5

The adjustment of granular sludge DNA isolation for PCR-based methods

Ziembińska-Buczyńska A., Kociołek B., Ślipko K., Daniłowicz A., Cema G., Surmacz-Górska J.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2015

|

Vol. 8, no. 2

91--96

EN

European Union regulations require very high standards of wastewater treatment due to both, economic and environmental reasons. Thus wastewater treatment plants are searching for new, efficient technologies to obtain the best quality of WWTPs’ effluent. Among other biological methods granular sludge is known to be effective and useful way for sewage purification due to its better sedimentation properties. Granular sludge is interesting also from microbial ecology point of view. The composition of the granules is very difficult to be analyzed with traditional cultivation methods so molecular tools usage is advisable. In order to perform any molecular analysis DNA isolation is required. In this article we compared two DNA isolation methods – mechanical method and commercial GeneMatrix Soil DNA Isolation Kit (Eurx) and two ways of granular sludge preparation with PBS washing before isolation to check does the method of isolation and preparation influence further laboratory procedures, such as polymerase chain reaction (PCR) amplification and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) separation and fingerprint obtainment. It was stated that there is no influence of the DNA isolation method on the amount of PCR products obtained, but it influences qualitative DGGE resolution and bioinformatical analysis of the results.

PL

Regulacje Unii Europejskiej zaostrzają standardy dotyczące ścieków oczyszczonych, zarówno z powodów ekonomicznych, jak i ochrony środowiska. Dlatego też oczyszczalnie ścieków poszukują nowych, wydajniejszych technologii oczyszczania ścieków. Wśród tych metod osad granulowany wydaje się być efektywną i użyteczną drogą oczyszczania ścieków, ze względu na lepsze niż tradycyjny osad czynny właściwości sedymentacyjne. Osad granulowany jest interesujący również z punktu widzenia ekologii mikroorganizmów. Analiza składu granul jest niezmiernie trudna do wykonania tradycyjnymi metodami mikrobiologicznymi, dlatego też do takich badań niezbędne jest wykorzystanie metod biologii molekularnej. W celu prowadzenia analiz z zakresu biologii molekularnej konieczne jest izolowanie DNA bakteryjnego. W tej pracy podjęto próbę porównania izolacji DNA dwiema metodami – mechaniczną i z użyciem komercyjnego zestawu odczynników GeneMatrix Soil DNA Isolation Kit (Eurx) oraz wykorzystano dwie modyfikacje przygotowania materiału do izolacji poprzez płukanie buforem PBS. Badania miały na celu określenie, czy procedury przygotowawcze i metoda izolacji mają wpływ na efektywność dalszych procedur badawczych, takich jak amplifikacja z użyciem łańcuchowej reakcji polimerazy (polymerase chain reaction, PCR) oraz rozdział w gradiencie czynnika denaturującego (denaturing gradient gel electrophoresis; DGGE) i uzyskanie wzorów struktury genotypowej zbiorowiska. W badaniach wykazano, że wybór metody izolacji nie ma większego wpływu na ilość uzyskanego produktu PCR, ma jednak wpływ na jakość rozdziału DGGE i wynik analizy bioinformatycznej uzyskanych wyników.

6

PCR-DGGE Based Biodiveristy, Changeability and Genetic Similarity Analysis of Bacterial Community in Sequencing Batch Reactors Dealing with Reject Water

Ziembińska-Buczyńska A., Cema G., Szpindor M., Meresta A., Płonka L.

Engineering Transactions

|

2014

|

Vol. 62, iss. 2

95--107

EN

Reject water, produced during stabilization and dewatering of activated sludge, contains a high load of biogenic compounds which are returned to bioreactors, so there is a necessity for its treatment within biological systems. The efficacy of such performance depends mainly on the activated sludge composition responsible for the biochemical processes. For biocenosis diversity and changeability, PCR-DGGE is the most commonly used tool. In this article we monitored the activated sludge bacterial communities of two sequencing batch reactors (SBRs) dealing with reject water but varying in their operational parameters. A physico-chemical analysis of the SBRs performance was also done. We used two different PCR primers sets to present a total overview of the changeability in complex microbial biocenosis during wastewater treatment. For biodiversity monitoring 16S rRNA gene fragments amplified with 338f-GC/518r primers appeared to be more suitable than the fragments amplified with 968f-GC/1401r – the index was higher though the changes were proportional for both cases. The results were confirmed with genetic similarity analysis presented as dendrograms.

7

Comparison of PCR-DGGE and Nested-PCR-DGGE Approach for Ammonia Oxidizers Monitoring in Membrane Bioreactors’ Activated Sludge

Ziembińska-Buczyńska A., Wiszniowski J., Ciesielski S.

Archives of Environmental Protection

|

2014

|

Vol. 40, no. 4

31--38

EN

Nitritation, the first stage of ammonia removal process is known to be limiting for total process performance. Ammonia oxidizing bacteria (AOB) which perform this process are obligatory activated sludge habitants, a mixture consisting of Bacteria, Protozoa and Metazoa used for biological wastewater treatment. Due to this fact they are an interesting bacterial group, from both the technological and ecological point of view. AOB changeability and biodiversity analyses both in wastewater treatment plants and lab-scale reactors are performed on the basis of 16S rRNA gene sequences using PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction – Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) as a molecular biology tool. AOB researches are usually led with nested PCR. Because the application of nested PCR is laborious and time consuming, we have attempted to check the possibility of using only first PCR round to obtain DGGE fingerprinting of microbial communities. In this work we are comparing the nested and non-nested PCR-DGGE monitoring of an AOB community and presenting advantages and disadvantages of both methods used. The experiment revealed that PCR technique is a very sensitive tool for the amplification of even a minute amount of DNA sample. But in the case of nested-PCR, the sensitivity is higher and the template amount could be even smaller. The nested PCR-DGGE seems to be a better tool for AOB community monitoring and complexity research in activated sludge, despite shorter fragments of DNA amplification which seems to be a disadvantage in the case of bacteria identification. It is recommended that the sort of analysis approach should be chosen according to the aim of the study: nested-PCR-DGGE for community complexity analysis, while PCR-DGGE for identification of the dominant bacteria.

PL

Nitiritacja – pierwszy etap nitryfikacji, jest uznawany za krok limitujący przebieg całości procesu utleniania amoniaku. Bakterie utleniające amoniak (ang. ammonia oxidizing bacteria, AOB), które prowadzą ten proces są stałymi mieszkańcami osadu czynnego – mieszaniny bakterii, Protozoa i Metazoa, wykorzystywanych do biologicznego oczyszczania ścieków. Z tego powodu są one interesujące zarówno z punktu widzenia technologii, jak i ekologii mikroorganizmów. Analizy zmienności i bioróżnorodności bakterii utleniających amoniak, zarówno w oczyszczalni ścieków, jak i w reaktorach w skali laboratoryjnej, są prowadzone w oparciu o sekwencje genu kodującego 16S rRNA z użyciem metody biologii molekularnej, jaką jest PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction – Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). Analizy te są zazwyczaj prowadzone techniką tzw. nested-PCR. Ze względu na fakt, że metoda ta wymaga większego nakładu pracy i czasu, niż tradycyjny jednoetapowy PCR (ang. non-nested PCR) podjęto próbę sprawdzenia możliwości zastosowania techniki jednoetapowego PCR do uzyskania wzorów prążkowych DGGE bakterii utleniających amoniak. W tej pracy zaprezentowano wyniki analizy PCR-DGGE z użyciem technik nested i non-nested PCR oraz podjęto próbę wykazania ich wad i zalet.

8

Microbial colonization of plastic bags in the laboratory and field conditions

Ziembińska A., Kurek M., Mikuśkiewicz M.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2013

|

Vol. 6, no. 2

49--56

EN

Plastic bags, produced in a large number and directed after usage to the environment, are extremely permanent in nature. Due to the fact that they are harmful to the environment it would be advisable to find a biological way of their decomposition. Some of the materials are known to be biodegradable but the period of their degradation vary and depends on the environmental factors. That is why in this study two types of plastic bags: biodegradable and oxydegradable were used in both, field and lab experiment to confirm their susceptibility towards microbial colonization and in the next step – their biodegradation. During 6 month experiment the number of bacteria, fungi and actinobacteria present on the plastic surface were estimated with plating method. Also the bacterial changeability and the level of their biodiversity in the soil samples were analyzed using PCR-DGGE.

PL

Torby plastikowe, produkowane w znacznych ilościach i wyrzucane po zużyciu są niezwykle trwałym materiałem. Z tego względu są one uznawane za wyjątkowo szkodliwe dla środowiska i warto poszukać możliwości ich biologicznego rozkładu. Część tych materiałów plastikowych jest znana jako biodegradowalne, jednak czas ich rozkładu w środowisku różni się w zależności od czynników środowiskowych, które na nie działają. Z tego względu w eksperymencie wykorzystano dwa typy toreb plastikowych: biodegradowanej i oksydegradowalnej, których inkubację prowadzono w warunkach laboratoryjnych i terenowych w celu potwierdzenia ich podatności na mikrobiologiczną kolonizację, a co za tym idzie i na możliwości biodegradacyjne. W eksperymencie trwającym 6 miesięcy oznaczano liczebność bakterii, grzybów i promieniowców kolonizujących powierzchnie plastikowe metodą płytkową. Zmienność bakteryjna w próbkach gleby była dodatkowo oznaczana metodą PCR-DGGE.

9

Diversity and changeability of activated sludge bacteria in two stage nitritation-anammox membrane bioreactor treating coke wastewater

Ziembińska-Buczyńska A., Żabczyński S., Folkert J., Meresta A., Cema G.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2013

|

Vol. 6, no. 4

67--72

EN

Coke is a highly combustible fuel derived from coal distillation, during which a large amount of wastewater, toxic to the environment, is produced. Except harmful compounds, the wastewater contains also high load of nitrogen so it seems to be interesting type of wastewater for Anammox (Anaerobic Ammonia Oxidation) – an ammonia nitrogen removal process cheaper and more effective than traditional combination of nitrification and denitrification. Anammox bacteria are present in technological systems and they are linked ecologically with the other prokaryotes, so the analysis on the bacterial communities performed in technological systems dedicated for Anammox bacteria is relevant. In this experiment we used two stage nitritation-Anammox MBRs treating synthetic coke wastewater. Thus, it is known that the wastewater treatment effectiveness depends on biodiversity level and activated sludge composition the aim of the work was to monitor the changeability and diversity of activated sludge biocenoses in both MBRs. The research revealed that the lab-scale activated sludge community composition differ from technological scale, which is linked with the bioreactors volume and type of feeding medium. GC-rich genotypes dominate in the system during adaptation phase in oxic MBR, while anoxic MBR biocenosis seemed to be less variable. Biodiversity index is slightly lower in oxic MBRA, probably due to its buffering role in the oxic-anoxic system, but it increased in the end of the experiment, most likely because of the nitrogen removal effectiveness increase. DNA fragment of 16S rRNA gene for precise identifications need to be at least 300 bp long.

PL

Koks jest wysokoenergetycznym paliwem, powstającym w procesach destylacji węgla kamiennego, podczas których produkowane są znaczne ilości wysoce niebezpiecznych dla środowiska ścieków. Poza substancjami niebezpiecznymi zawierają one również wysoki ładunek azotu, co powoduje, że są typem ścieków, w którym można wykorzystać proces Anammox (Anaerobic Ammonia Oxidation) – beztlenowe utlenianie amoniaku, tańsze i efektywniejsze od tradycyjnej kombinacji nitryfikacji i denitryfikacji. Proces ten prowadz ony jest przez bakterie obecne w systemach oczyszczania ścieków w ścisłym powiązaniu z innymi bakteriami osad czynnego, stąd analizy prowadzone na biocenozach bakteryjnych w układach technologicznych, w których wypracowuje się Anammox wydają się być słuszne. W tym eksperymencie wykorzystano dwustopniowy układ membranowy, pracujący w systemie skróconej nitryfikacji- Anammox, oczyszczający syntetyczne ścieki koksownicze. Ponieważ wiadomo, że efektywność oczyszczania ścieków w dużej mierze zależy od różnorodności biocenozy osadu czynnego, celem niniejszej pracy był monitoring zmienności i różnorodności zbiorowisk bakteryjnych dwóch reaktorów membranowych w tym układzie. Stwierdzono, że skład jakościowy biocenozy reaktorów laboratoryjnych różni się znacznie od składu biocenozy technologicznej, co zależy od objętości reaktorów i składu pożywki zasilającej. Bogate w pary GC genotypy dominują w reaktorze tlenowym w fazie adaptacji, a sama biocenoza jest bardziej zmienna, niż ta w reaktorze anoksycznym. Poziom bioróżnorodności jest nieco niższy w warunkach tlenowych, prawdopodobnie ze względu na zastosowanie reaktora tlenowego jako swoistego buforu chroniącego reaktor anoksyczny, w którym docelowo miała być wpracowana biocenoza Anammox. Wzrost bioróżnorodności w reaktorze tlenowym na końcu eksperymentu jest związany w głównej mierze ze wzrostem efektywności jego pracy. Wykazano, że do identyfikacji genotypów dominujących niezbędne są fragmenty genu kodującego 16S rRNA o długości przynajmniej 300 pz.

10

Application of culture dependent methods and culture-independent methods (DGGE analysis) to study Lactic acid bacteria ecology of Ivorian fermented fish Adjuevan

Clementine K. A., Nguessan K. F., Thomas D. A., Dje M. K., Montet D.

Challenges of Modern Technology

|

2012

|

Vol. 3, no. 1

51--56

EN

The occurrence of lactic acid bacteria flora (LAB) was investigated on Ivorian fermented fish Adjuevan products produced with sea fish at different salt concentration (10, 15, 20, 25, 30%) according two traditional methods. LAB biodiversity was investigated using traditional culture-dependent method and culture-independent method (DGGE). LAB isolates were Lactobacillus fermentum 54%, Leuconostoc lactis subsp lactis 27%, Pediococcus pentosaceus 19% according method 1 and Pediococcus pentosaceus 61%, Lactococcus garviae 32%, Streptococcus diffi cilis 7% for method 2. The results of culture-independent method using DGGE patterns and sequencing of DNA bands revealed a higher number of lactic acid bacteria species even if the identification of several lactic acid bacteria species were not possible by traditional microbiological procedures. LAB were Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Leuconostoc lactis, Lactococcus raffi nolactis. Microflora was influence by salt percentage and more by the method of fermentation used. The molecular method DGGE which used three primers Lac1, Lac2GC and Lac3 to study LAB biodiversity directly in the fermented fish matrix, have allowed us to get a more complete picture of the dominant lactic acid bacteria diversity in these fermented product Adjuevan.